Международная группа астрофизиков представила первую в истории фотографию горизонта событий — видимой границы черной дыры. Изображение вызвало большой резонанс и признано одним из важнейших научных достижений в области космических исследований, сопоставимого по значению с открытием гравитационных волн.
Полученное фото стало результатом нескольких лет работы исследователей по всему миру.
Черная дыра — это область с очень сильной гравитацией, поэтому при приближении к ним перестают действовать законы физики, останавливается время, бесследно исчезают любая материя и свет. Покинуть ее не могут никакие объекты. Из-за чего увидеть дыру невозможно в принципе. Собственно, по этой причине она называется «черной».
До сих пор никому не удавалось напрямую сфотографировать этот загадочный космический объект, и сказать точно, что он собой представляет. Ученые лишь предполагали, как она выглядит, а все изображения были реконструкциями, основанными на решениях уравнений Эйнштейна.
До сих пор самым известным изображением черной дыры был Гаргантюа в фильме «Интерстеллар». Пользователи неоднократно замечали, что полученный снимок и кадр из фильма сильно похожи.
Поэтому фото черной дыры, которую показали ученые международного проекта «Телескоп горизонта событий», признан научным прорывом, помогающим понять, как устроена Вселенная.
Проект «Телескоп горизонта событий» создал в 2012 году старший научный сотрудник Смитсоновской астрофизической обсерватории Шеп Доулман для наблюдения за сверхмассивными черными дырами, образующими ядра большинства галактик.
Черная дыра, которую удалось запечатлеть, просто огромная — более 100 миллиардов километров в диаметре и весом около 6,5 миллиарда масс Солнца. Она называется М87 и находится в галактике Messier на довольно внушительном расстоянии от Земли — 55 миллионов световых лет или более 500 миллионов триллионов километров.
Из-за массивности и удаленности разглядеть дыру проблематично даже с помощью самого мощного телескопа. Это как пытаться сфотографировать DVD-диск, который лежит на поверхности луны.
По форме черная дыра представляет собой неидеальное огненное кольцо: внизу света больше, чем вверху.
Справиться с задачей мог только телескоп, во много превышающий вес себя самого. Чтобы добиться цели, ученые «Телескопа горизонта событий» объединили восемь радиотелескопов, расположенных на разных континентах, в один большой «виртуальный телескоп» — интерферометр, который позволяет наблюдать объект одновременно с разных точек и обладает высоким разрешением. Все они действуют как один телескоп диаметром 10 тысяч километров.
Работа над созданием прибора продолжалась с самого запуска проекта, около десяти лет. В эксперименте были задействованы обсерватории, которые находятся в Мексике, Испании, Чили, на Гавайях в США и на Южном полюсе.
Ученые наблюдали за черной дырой в апреле 2017 года и получали примерно по 350 терабайт данных каждый день, на основе которых потом и сделали фото. Хотя наблюдали они всего неделю, обработка столь большого объема информации заняла два года.
«Благодаря этому фото мы можем сравнить наши наблюдения с обширными компьютерными моделями, включающими физику искривленного пространства, перегретого вещества и сильных магнитных полей. Многие из особенностей черной дыры удивительно хорошо соответствуют нашим теориям об устройстве Вселенной. Это дает нам уверенность в интерпретации наших наблюдений, в том числе оценки массы этого объекта».
Пол Т.П. Хо, директор Восточно-Азиатской обсерватории
Теперь на очереди — снимок черной дыры Стрелец A* в центре Млечного Пути, которая тоже находится под наблюдением «Телескопа горизонта событий».
Фотография черной дыры: значение в трех пунктах
- Самое главное: черная дыра действительно есть. Полученное изображение подтверждает существование горизонта событий и правильность общей теории относительности Эйнштейна.
- Черная дыра действительно выглядит так, как ее представляли: оранжевое пятно аккреционного диска, в центре которого находится темный круг — непосредственно сама область с сильной гравитацией.
- Сверхмассивные черные дыры — это ядра галактик. А значит, вероятно, и нашей галактики тоже.